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飛秒激光刻蝕中壓電納米掃描臺的應(yīng)用！

來源：哈爾濱芯明天科技有限公司 2023年12月14日 10:54

什么是飛秒激光

飛秒激光是人類在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段，是一種以脈沖形式運轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時間非常短，只有幾個飛秒（英語為femto second，簡寫為fs，1飛秒為1秒的一千萬億分之一），它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍。飛秒激光技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一種先進加工技術(shù)，具有*高的加工精度和速度，可以在各種材料表面進行微米至納米級別的刻蝕和加工。

飛秒激光的特點

1、飛秒激光是我們?nèi)祟愒趯嶒灄l件下能夠獲得的最短脈沖，它的精確度是± 5微米;

2、飛秒激光有非常高的瞬間功率，它的瞬間功率可達(dá)百萬億瓦，比*世界的發(fā)電總功率還要多出上百倍;

3、物質(zhì)在飛秒激光的作用下會產(chǎn)生非常奇特的現(xiàn)象，氣態(tài)的物質(zhì)、液態(tài)的物質(zhì)、固態(tài)的物質(zhì)瞬間都會變成等離子體;

4、飛秒激光具有精確的靶向聚焦定位特點，能夠聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的多的超細(xì)微空間區(qū)域;

5、用飛秒激光進行手術(shù)，沒有熱效應(yīng)和沖擊波，在整個光程中都不會有組織損傷。

與傳統(tǒng)連續(xù)激光以及長脈寬納秒、皮秒激光相比，飛秒激光加工材料具有如下特點：

（1）峰值功率高，容易引起材料的解離。

（2）熱效應(yīng)小，加工精度高，在材料精密加工方面有**優(yōu)勢。

（3）應(yīng)用范圍廣。

激光刻蝕原理與典型應(yīng)用

基本原理

激光蝕刻的基本原理是將高能量的激光束（一般為紫外線激光、光纖激光、飛秒激光等）聚焦在極小的光點上，照射到被加工的材料表面，激光束的能量轉(zhuǎn)化為熱能，使材料瞬間蒸發(fā)，形成孔、槽等加工效果。

技術(shù)特征介紹

以激光非接觸方式加工，高柔性、高速、無噪聲、熱影響區(qū)小、可聚焦至激光波長級的極小光斑等，在打眼、劃片、刻蝕、切割尺寸精度和加工質(zhì)量方面，尤其是與某些材料(例如聚酰亞胺)相互作用屬于“光化學(xué)作用”的“冷加工”，可獲得無碳化效果的“冷加工”。

典型應(yīng)用

1）玻璃材料激光刻蝕

再現(xiàn)性好，功率大，材料去除速度快，無化學(xué)腐蝕污染。ITO涂層激光刻蝕機是利用激光在ITO Glass和ITO Film表面進行ITO涂層刻蝕的精密設(shè)備。能在玻璃、PET、ITO鍍膜、多晶膜及其它氧化物薄膜上進行各種不同尺寸的高精度、高速刻蝕，可加工多種規(guī)格的電極。特別適合手機觸摸屏的電極蝕刻技術(shù)。

2）太陽能電池激光劃片

整體結(jié)構(gòu)合理，切割速度快，精度高，功能齊全，性能指標(biāo)穩(wěn)定可靠，故障率低，非接觸加工成品率高，適用范圍廣。

芯明天P12A壓電掃描臺

應(yīng)用于飛秒激光刻蝕

飛秒激光刻蝕通過精確控制激光的能量、脈寬、掃描速度等參數(shù)，可以實現(xiàn)對金屬、玻璃等材質(zhì)表面的精密加工和刻蝕。相比于傳統(tǒng)的機械加工和化學(xué)腐蝕等加工方法，飛秒激光刻蝕具有更高的加工精度和速度，能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的圖案和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的加工。同時，由于激光加工為非接觸式加工，可以避免機械應(yīng)力對材料的影響，降低了破損和誤差的可能性。

芯明天P12A系列壓電掃描臺可在飛秒激光刻蝕應(yīng)用中與載物臺固定連接在一起，在控制信號作用下帶載金屬、玻璃等材料進行X、Z、XY、XZ、XYZ等多個維度的運動進行刻蝕，P12A系列壓電掃描臺配置高分辨率傳感器，對位置實時檢測并反饋到壓電控制器，控制器通過PID算法調(diào)整電壓修正位移，從而實現(xiàn)納米級高精度定位。

技術(shù)參數(shù)

型號	P12A.XYZ100
運動自由度	XYZ
驅(qū)動控制	3 路驅(qū)動 3 路傳感
標(biāo)稱行程范圍（0~120V）	80μm/軸
傳感器類型	SGS
通孔尺寸	45×45mm^2
閉 / 開環(huán)分辨率	3nm/1nm
閉環(huán)線性度	0.15%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度	0.1%F.S.
俯仰 / 偏航 / 滾動	<20μrad
推 / 拉力	20N/4N
運動方向剛度	X0.3N/μm、Y0.25N/μm、Z0.2 N/μm
空載諧振頻率	X200Hz/Y150Hz/Z120Hz
閉 / 開環(huán)空載階躍時間	30ms/0.8ms
承載能力	0.5kg
靜電容量	3.6μF/軸
材質(zhì)	鋼、鋁
重量	350g

型號	P12A.XYZ200
運動自由度	XYZ
驅(qū)動控制	3 路驅(qū)動 3 路傳感
標(biāo)稱行程范圍（0~120V）	160/軸
行程范圍（0~150V）	200/軸
傳感器類型	SGS
閉 / 開環(huán)分辨率	5.5nm/2nm
閉環(huán)線性度	0.5%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度	0.4%F.S.
空載諧振頻率	X150Hz/Y130Hz/Z90Hz
承載能力	0.3kg
靜電容量	7.2μF/ 軸
材質(zhì)	鋼、鋁

配套控制器

E70系列壓電控制器

E70系列壓電控制器是可通過串口、USB或網(wǎng)口進行數(shù)字通信的三通道壓電控制器。輸出電壓0~120V/150V，輸出帶寬達(dá)10kHz以上，且體積小，易集成。

E00/E01系列壓電控制器

芯明天E00/E01系列壓電控制器可用于驅(qū)動P12A系列壓電掃描臺，單通道、多通道、開環(huán)、閉環(huán)多種型號可選，可通過模擬、數(shù)字等多種方式進行控制。E00/E01還可通過模塊自由組合，實現(xiàn)驅(qū)動芯明天及進口各類壓電產(chǎn)品。

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